Im zweiten Teil unserer Serie »Kennen Sie Ihre Folien!« befassen wir uns mit dem wichtigen Thema »Haltbarkeit«. Jan Eisby, CSO bei Vetaphone A/S, einem Pionier im Bereich der Oberflächenbehandlung, erörtert mit Nick Coombes die Auswirkungen der Zeit auf den verbleibenden Dyn-Gehalt eines Substrats und erklärt, wie wichtig es ist, dies während des gesamten Produktionsprozesses zu wissen.
Vielleicht sollten wir zunächst klären, was Sie unter »Haltbarkeit« verstehen?
Für die Zwecke dieser Diskussion beziehe ich mich auf die verschiedenen Arten von Kunststofffolien, die heute im Verpackungsdrucksektor verwendet werden. Ob es sich um Etiketten, Schrumpfschläuche, Beutel oder andere flexible Verpackungen handelt, alle Foliensubstrate sind nicht saugfähig und müssen oberflächenbehandelt werden, damit Druckfarbe, Lack oder Klebstoff sicher haften können. Dies beginnt mit dem Extrusionsverfahren, bei dem das herzustellende Substrat einer Korona-Behandlung unterzogen wird, um eine bestimmte Oberflächenspannung (Dyn-Grad) zu erreichen. Und es ist wichtig, was mit diesem Dyn-Wert in den folgenden Tagen, Wochen und Monaten geschieht, bevor das Substrat in der Produktion verwendet wird – das ist es, was ich als seine »Haltbarkeit« bezeichne.
Warum ist das Dyn-Niveau so wichtig?
Damit eine Flüssigkeit sicher an einem Folienmaterial haftet, muss die relative Oberflächenenergie zwischen den beiden eingestellt werden. Unbehandelte Folien haben eine sehr niedrige Oberflächenenergie, die in Dyn gemessen wird, so dass jede Flüssigkeit, die auf sie aufgebracht wird, in kleinen Kügelchen auf der Oberfläche bleibt. Eine Koronabehandlung des Materials zur Erhöhung des Dyn-Niveaus ermöglicht es der Flüssigkeit, während des Druck- oder Verarbeitungsprozesses zu haften. Auf diese Weise werden qualitativ hochwertige Verpackungen hergestellt, die sich im Handel verkaufen lassen, und die Abfallmenge wird erheblich reduziert.
Reicht der durch die Oberflächenbehandlung bei der Extrusion erreichte Dyn-Grad für den gesamten nachgelagerten Produktionsprozess aus?
Nein, das ist er nicht! Wenn man sich die einzelnen Produktionsschritte ansieht, kann man die Komplexität der Situation ermessen. Zuerst wird die Folie extrudiert, dann wird sie bedruckt, dann wird vielleicht ein Klebstoff für die Laminierung aufgetragen und vielleicht eine Lackbeschichtung, bevor sie das Endprodukt in seiner fertigen Form wird. Zwischen jedem dieser Prozesse liegt normalerweise eine Zeitverzögerung – manchmal kurz, manchmal lang. Aber wie auch immer, Zeit ist kein Freund von Dyn-Werten, da alle Materialien von dem Moment an, in dem sie oberflächenbehandelt werden, einen Dyn-Zerfall erleiden.
Wie kann man dieses Problem lösen?
Um sicherzustellen, dass jedes Verfahren wie vorgesehen funktioniert, muss man den Dyn-Wert des Substrats prüfen, bevor man beginnt. Prüfen Sie ihn also vor dem Druck, dann vor dem Auftragen des Klebstoffs und erneut vor der Beschichtung. Diese Überprüfung gilt sogar für den Schmalbahnsektor, wo viele der Prozesse in einem Durchgang, also ohne Zeitverzögerung, durchgeführt werden. Das Problem dabei ist, dass sich die neuen Digitaldruckfarben, die immer beliebter werden, anders verhalten als die Flexodruckfarben, die sie ersetzen.
Wenn Zeit gleichbedeutend mit Dyn-Zerfall ist, wo liegt dann das größte Problem?
Die größte Zeitverzögerung tritt in der Regel zwischen dem Extrudieren der Folie und ihrer Verwendung für den Druck auf. Diese Zeitspanne kann ein paar Tage betragen, erstreckt sich aber oft über Wochen und gelegentlich Monate. Die Lagerung der Folie ist also von entscheidender Bedeutung. Das Problem ist, dass die Substrathersteller in den Datenblättern zu den verschiedenen von ihnen hergestellten Folien keine klaren Hinweise zu diesem Thema geben.
Sie sagten, das Hauptproblem sei die Lagerung, welche Informationen können Sie dazu geben?
Zunächst einmal sind einige Kunden besser für die Lagerung gerüstet als andere, und der Dyn-Zerfall ist nicht unbedingt einheitlich, so dass jeder Fall anders liegt. Es ist auch wichtig, dass die Folie bei der Extrusion korrekt oberflächenbehandelt wurde, da dies Auswirkungen auf die Haltbarkeit und die Fähigkeit zur Auffrischung nach der Lagerung haben wird. Es gibt vier Faktoren, die für den Dyn-Zerfall während der Lagerung verantwortlich sind: Zeit, Feuchtigkeit, Zusatzstoffe und Verschmutzung. Diese Faktoren bilden das so genannte »Zerfallsprofil«. Im Allgemeinen gilt: Je mehr von jedem der vier Faktoren vorhanden ist, desto stärker ist der Dyn-Zerfall.
Wie kann ein Verarbeiter das Material am besten testen?
Mit einem Dyn-Stift. Es ist eine einfache, zuverlässige und kostengünstige Methode, vor allem, wenn man sie mit den Kosten vergleicht, die entstehen, wenn man den nächsten Prozess mit ungleichen Oberflächenenergieniveaus zwischen Flüssigkeit und Substrat versucht. Sie können die Dyn-Pens bei uns über unsere Website kaufen, so dass Sie nicht das Risiko eingehen müssen, etwas falsch zu machen!
Wie hilft Vetaphone den Verarbeitern bei der Bewertung ihrer Substrate?
Ich möchte Ihnen das Beispiel eines Kunden nennen, der uns verschiedene Materialien zum Testen in unserem Labor zur Verfügung gestellt hat. Es handelte sich dabei um zwei PE-Typen – einer mit 600 ppm Additiv, der andere ein oberflächenbeschichtetes Material. Beide zerfielen anfangs mit der gleichen Geschwindigkeit, aber das oberflächenbeschichtete Material pendelte sich nach einem Monat bei 42 Dyn ein, während das andere Material während der dreimonatigen Testphase weiter zerfiel, bis es auf 36 Dyn abgefallen war. Der Kunde steht also vor der Wahl, entweder im Voraus mehr Geld für top-beschichtetes Material auszugeben oder die Kosten und Unannehmlichkeiten einer Auffrischungsbehandlung des billigeren Materials nach einer gewissen Lagerzeit auf sich zu nehmen.
Wir haben bisher über die Oberflächenbehandlung mit Korona gesprochen – was ist mit Plasma?
Plasma ist die beste Form der Oberflächenbehandlung, wenn ein hoher Dyn-Wert erreicht werden soll, der über einen langen Zeitraum beibehalten werden kann, wie bei Folien in der Landwirtschaft, aber auch bei anderen Anwendungen. Unser Labortest zeigt, dass die Koronabehandlung zwar den gewünschten Dyn-Wert für Druck- oder Klebeanwendungen erreicht, der Zerfall jedoch relativ schnell erfolgt – verglichen mit einer normalen Plasmabehandlung, bei der der bei der Behandlung erreichte Dyn-Wert höher ist und der Zerfall langsamer erfolgt und bei einem höheren Dyn-Wert abflacht. Bei der Plasmabehandlung mit hoher Leistung wird das höchste Dyn-Niveau erreicht, und dieses Niveau wird über einen viel längeren Zeitraum beibehalten. Aber auch hier ist es eine Frage der Kosten – Plasma ist ein viel komplexeres und teureres Verfahren, und Korona ist in den meisten Fällen besser geeignet.
Welche Empfehlungen hat Vetaphone insgesamt für Verarbeiter, die mit Folienmaterial arbeiten?
Es ist wichtig, die Parameter der Folie zu kennen – wie rein ist sie, wie viele ppm Zusatzstoffe enthält sie, wie ist ihre Körnung? Das sind alles Schlüsselelemente. Sie müssen also das bereits erwähnte Abklingprofil beherrschen oder sich für eine Just-in-Time-Produktion entscheiden, bei der die Lagerung kein Problem darstellt. Wenn Sie Folien lagern, halten Sie die Temperatur im Bereich von 15 bis 20 °C und die Luftfeuchtigkeit zwischen 50 und 60%. Einige Transportfahrzeuge sind klimatisiert, was gut ist. Achten Sie darauf, dass die Rollen eingewickelt sind, um Staub und Schmutz fernzuhalten. Um die Verarbeitungsparameter zu verstehen, benötigen Sie von Ihren Lieferanten Angaben zur Oberflächenspannung von Druckfarben und Klebstoffen. Wenn Sie dann die Oberflächenspannung der Folie messen, können Sie anhand des Kurvenprofils die Verstärkungsdosierung berechnen, die erforderlich ist, um in jeder Prozessstufe das richtige Dyn-Niveau zu erreichen. Es gibt keine Abkürzungen, aber Vetaphone kann Sie bei jedem Schritt des Weges beraten, um sicherzustellen, dass Sie Ihre Zeit und Ihr Geld optimal nutzen! (Bildquelle: Vetaphone)
